• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Symulacje komputerowe wyjaśniają, dlaczego antybiotyk jest nieskuteczny

    19.08.2011. 00:11
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Za pomocą symulacji komputerowych polskie badaczki we współpracy z amerykańskim naukowcem ustaliły, dlaczego niektóre bakterie zawierające mutacje są oporne na działanie antybiotyku - aminoglikozydu. Zespół zaproponował, jak zmodyfikować antybiotyk, aby pokonać zmutowane bakterie. Wyniki badań mgr Julii Romanowskiej i dr hab. Joanny Trylskiej z Wydziału Fizyki i Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego (ICM) Uniwersytetu Warszawskiego oraz prof. J. Andrew McCammona z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego ukazały się na łamach "PLoS Computational Biology".

     "Zastosowaliśmy metodę modelowania molekularnego, żeby wyjaśnić jeden z mechanizmów oporności bakterii na aminoglikozydy" - mówi w rozmowie z PAP Joanna Trylska.

    Wyjaśnia, że aminoglikozydy to antybiotyki używane np. w szpitalach i w weterynarii do zwalczania ciężkich infekcji bakteryjnych. Działanie tych leków polega na zaburzeniu metabolizmu bakterii poprzez oddziaływanie z RNA ich rybosomów.

    Joanna Trylska dodaje, że rybosom jest maszyną molekularną odpowiedzialną za syntezę białek. Jeśli nie działa prawidłowo (a aminoglikozydy przyłączając się do rybosomów bakterii zaburzają ich pracę), bakteria ginie.

    "Skuteczność aminoglikozydów jest jednak mocno ograniczona mechanizmami obronnymi bakterii. Jeden z wielu mechanizmów oporności bakterii na antybiotyki wynika z mutacji" - mówi uczona. Wyjaśnia, że w czasie takiej mutacji, może nastąpić zamiana nukleotydów (elementów budulcowych RNA), w miejscu, w którym antybiotyk przyłącza się do bakteryjnego RNA. Po takiej mutacji przyłączenie się antybiotyku do rybosomu jest o wiele trudniejsze i substancja przestaje być dla bakterii niebezpieczna.

    Jak zaznacza naukowiec, większość takich spontanicznych mutacji może mikroorganizm zabić, ale te bakterie, które przeżyją, mogą stać się oporne na aminoglikozdy. Joanna Trylska wyjaśnia, że bakterie mogą też horyzontalnie przekazywać sobie fragmenty DNA (na przykład przez plazmidy). "Dzieje się to nie na zasadzie dziedziczenia, ale +pocztą bakteryjną+ - obrazuje uczona. - Można to sobie wyobrazić, jakby jedna bakteria dawała drugiej przesyłkę, w której znajdują się informacje, jak uciec od leku. W ten sposób na działanie antybiotyku może uodpornić się cały szczep bakterii."

    "W naszych badaniach wyjaśniliśmy, dlaczego antybiotyk nie łączy się z RNA bakterii, które zawiera inne nukleotydy niż w standardowej sekwencji. To nam pozwoliło zaproponować pewne modyfikacje aminoglikozydu, dzięki którym lek nie byłby wrażliwy na określone zmiany sekwencji RNA bakterii w miejscu wiązania" - tłumaczy rozmówczyni PAP.

    Na czym polega w tych badaniach matematyczne modelowanie? "Budujemy komputerowy model badanych związków, czyli aminoglikozydów i fragmentu RNA, z którym aminoglikozydy oddziałują. Tworzymy matematyczno-fizyczny model oddziaływań między tymi cząsteczkami i badamy np. ich dynamikę. Symulacje prowadzone są zarówno dla standardowego RNA, jak i zmutowanego fragmentu opornego na aminoglikozydy" - opisuje Joanna Trylska.

    Teraz naukowcy za pomocą komputerowych symulacji próbują rozpracować inny mechanizm uodparniający bakterie na działanie aminoglikozydów. Bo, jak wyjaśnia Trylska, kolejnym sposobem obrony bakterii przed antybiotykiem jest wydzielanie enzymów, które mogą inaktywować lek.

    "Zachodzi wtedy modyfikacja aminoglikozydu, która sprawia, że cząsteczka antybiotyku nie może się przyłączyć do rybosomu bakterii, czyli nie może zablokować mechanizmu syntezy białek bakteryjnych. My badamy oddziaływanie aminoglikozydów z enzymami bakteryjnymi, które powodują ich inaktywację" - mówi badaczka i zaznacza, że pewne celowe modyfikacje antybiotyku mogłyby uodpornić go na działanie bakteryjnego enzymu.

    PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

    agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Oporność na antybiotyki – cecha części szczepów bakteryjnych, która umożliwia im przeciwstawianie się wpływowi antybiotyku. W zależności od pochodzenia, dzieli się ją na pierwotną (naturalna struktura bakterii uniemożliwiająca działanie leku) lub nabytą – na skutek nabycia genów oporności od innych bakterii lub spontanicznych mutacji. Częsta oporność wśród bakterii wiąże się z nieracjonalną antybiotykoterapią oraz zbyt dużym zużyciem tych leków w przemyśle spożywczym. Zależność bakterii od antybiotyku – rzadkie zjawisko, polegające na adaptacji drobnoustrojów do zmienionego środowiska, w którym obecny jest antybiotyk. Bakterie zależne od antybiotyku albo są naturalnie niewrażliwe na niego, albo wykształciły jeden z mechanizmów oporności. HLAR (ang. high-level aminoglycoside resistance) - szczepy bakterii (enterokoków) opornych na wysokie stężenia aminoglikozydów (np. gentamycyny). Enterokoki wykazują naturalną oporność na cefalosporyny i niskie stężenie aminoglikozydów. Zakażenia enterokokami leczy sie penicyliną w skojarzeniu z aminoglikozydem, jednak nie szczepy HLAR. Lekiem z wyboru jest wankomycyna.

    Gentamycyna – organiczny związek chemiczny, antybiotyk aminoglikozydowy o działaniu bakteriobójczym, wykazujący działalność jedynie wobec bakterii tlenowych, zwłaszcza pałeczek Gram-ujemnych. Produkt promieniowców z gatunku Micromonospora. Klarytromycyna – antybiotyk z grupy antybiotyków makrolidowych, którego mechanizm działania polega na hamowaniu syntezy białka w komórce bakterii.

    Cykloseryna (łac. Cycloserinum) – antybiotyk stosowany leczeniu gruźlicy. Hamuje wbudowywanie D-alaniny w strukturę ściany i błony komórkowej w komórkach bakterii. Działa na bakterie Gram-ujemne i Gram-dodatnie oraz na prątki tbc. Działaniem niepożądanym jest działanie na OUN – może powodować psychozy, drgawki itp. Plazmid NR1 (R100 lub 222) - koniugacyjny plazmid należący do grupy niezgodności IncFII warunkujący oporność na antybiotyki. Odkryty został przez Rintaro Nakaya u bakterii Shigella flexneri 2b w Japonii w latach 50. Plazmid rozprzestrzenia się wśród drobnoustrojów drogą koniugacji; dostrzeżono ponadto rzadkie przypadki przekazywania jedynie części plazmidu. NR1 może występować u bakterii jelitowych takich jak Escherichia, Klebsiella czy Proteus. Wyróżnia się w nim dwa duże rejony, o odmiennej funkcji.

    Profag - nieczynna postać bakteriofaga, powstająca w cyklu lizogenicznym przez włączanie DNA wirusa do materiału genetycznego zaatakowanej bakterii; w takiej postaci wirus może istnieć przez wiele pokoleń bakterii, lecz w pewnych warunkach może zostać wycięty z DNA bakterii i infekować inne komórki wchodząc w cykl lityczny. Kanamycyna (łac. Kanamycinum) – nazwa aminoglikozydowego antybiotyku wytwarzanego w oparciu o mikroorganizmy o nazwie gatunkowej Streptomyces kanamyceticus. Mikroorganizmy te wyizolowali po raz pierwszy z hodowli bakterii glebowych w 1956 japońscy badacze pod kierunkiem Hamao Umezawy; nadana przez nich nazwa gatunkowa (oraz nazwa antybiotyku) wywodzi się od jap. wyrazu kana oznaczającego barwę złotą – taką, jaką ma kolonia Streptomyces kanamyceticus.

    β-Laktamazy – bakteryjne enzymy rozrywające (dokładnie hydrolizujące) wiązanie β-laktamowe w cząsteczce antybiotyku β-laktamowego. Ich obecność w komórkach bakteryjnych jest źródłem oporności bakterii na ten rodzaj antybiotyków.

    MIC (ang. Minimal Inhibitory Concentration); minimalne stężenie hamujące – najmniejsze stężenie środka bakteriobójczego (antybiotyku lub chemioterapeutyku), wyrażone w mg/l, hamujące wzrost drobnoustrojów (odnosi się zazwyczaj do bakterii i grzybów)

    Chloramfenikol (chloromycetyna, detreomycyna) – antybiotyk o działaniu bakteriostatycznym wobec szeregu G- i G+ bakterii, a także riketsji, mykoplazmy, chlamydii i innych. Pierwotnie wyizolowany w 1947 roku przez Burholdera i wsp. z produktów Gram-dodatnich bakterii Streptomyces venezuelae. Można go również uzyskać syntetycznie.

    Dodano: 19.08.2011. 00:11  


    Najnowsze